立式同步電動(dòng)機(jī)的軸線測(cè)量及調(diào)整，是整個(gè)機(jī)組安裝中一個(gè)重要組成部分，電機(jī)的軸線垂直與否，將直接影響機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。本篇水電工程師論文檢測(cè)發(fā)現(xiàn)南水北調(diào)東線一期工程四臺(tái)電機(jī)有彎曲現(xiàn)象，分析其產(chǎn)生擺度的主要原因，并擬定兩種方案來(lái)解決此問(wèn)題，在驗(yàn)收的空載、負(fù)載試驗(yàn)中，電機(jī)運(yùn)行正常，符合國(guó)家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)證實(shí)本公司對(duì)淮安四站同步電機(jī)主軸彎曲的原因分析是正確的，處理方案是可行的。

　　推薦期刊：《水利水電技術(shù)》雜志是水利部主管、水利部發(fā)展研究中心主辦的水利水電行業(yè)的綜合性技術(shù)刊物，創(chuàng)刊于1959年，現(xiàn)對(duì)國(guó)內(nèi)外公開(kāi)發(fā)行，為全國(guó)中文核心期刊、中國(guó)科技核心期刊。以介紹我國(guó)水利水電工程的勘測(cè)、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行管理和科學(xué)研究等方面的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)為主，同時(shí)也報(bào)道國(guó)外的各項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)。是我國(guó)水利水電科技刊物中創(chuàng)刊較早、影響范圍較大、發(fā)行量較多的刊物。

　　南水北調(diào)東線一期工程淮安四站的4臺(tái)立式同步電動(dòng)機(jī)在工地現(xiàn)場(chǎng)安裝過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)大軸有彎曲現(xiàn)象，法蘭等處擺度超標(biāo)。對(duì)主軸彎曲原因進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)由于電機(jī)轉(zhuǎn)子較長(zhǎng)期橫臥存放導(dǎo)致主軸彎曲。為節(jié)約成本采用就地處理，對(duì)彎曲最大處，即轉(zhuǎn)子下部磁軛至下導(dǎo)軸承滑轉(zhuǎn)子之間的主軸部分進(jìn)行加熱除應(yīng)力的方式進(jìn)行校直。施工完成后電機(jī)軸線符合國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)書要求，至今電機(jī)一切運(yùn)轉(zhuǎn)正常。對(duì)長(zhǎng)度超過(guò)3 m的大型立式同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子總裝配完成后，需豎直存放在架子上或者地坑中，如果條件不允許，橫放在堅(jiān)硬平整的地面，則在軸下方加若干支墊，以防軸彎曲。

　　關(guān)鍵詞：主軸彎曲;立式同步電動(dòng)機(jī);法蘭;軸線;絕對(duì)擺度

　　南水北調(diào)東線第一期工程淮安四站，位于江蘇省淮安市楚州區(qū)三堡鄉(xiāng)境內(nèi)，里運(yùn)河與灌溉總渠交匯處，是南水北調(diào)東線一期工程第二個(gè)梯級(jí)的組成部分，其設(shè)計(jì)引水流量為100 m3/s，設(shè)計(jì)單機(jī)流量為334 m3/s?；窗菜恼舅秒姍C(jī)是南京公司生產(chǎn)的功率為2500 kW立式大型同步電動(dòng)機(jī)，型號(hào)為TL 250040/3250 6 kV，轉(zhuǎn)速為150 r/min，共4臺(tái)，其中一臺(tái)為備機(jī)。在安裝時(shí)，發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)大軸存在彎曲現(xiàn)象，派工作人員到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)地測(cè)量，并分析原因，提出具體處理方案，施工后電機(jī)軸線符合國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，至今電機(jī)一切運(yùn)轉(zhuǎn)正常。

　　1軸線的檢測(cè)

　　通過(guò)盤車測(cè)量軸線垂直，見(jiàn)圖1。按SL 317-2004中華人民共和國(guó)水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，上、下導(dǎo)軸承中心處以及法蘭聯(lián)接處測(cè)得的相對(duì)擺度值見(jiàn)表1 [2]。

　　經(jīng)測(cè)量，現(xiàn)場(chǎng)安裝的四臺(tái)電機(jī)絕對(duì)擺度最大值如表2所示，四臺(tái)電機(jī)的盤車數(shù)值中除上導(dǎo)軸承外都嚴(yán)重超標(biāo)，并且法蘭盤處與下導(dǎo)軸承處擺度值最大點(diǎn)在同一方位。

　　2主軸彎曲原因分析及校直方案

　　根據(jù)圖1立式電機(jī)的結(jié)構(gòu)和以往安裝經(jīng)驗(yàn)，產(chǎn)生擺度的主要原因如下：

　　(1) 鏡板摩擦面與軸線不垂直;

　　(2) 主軸本身彎曲。

　　如果鏡板摩擦面與軸線不垂直，通過(guò)處理推力頭與鏡板間絕緣襯墊的方式，但是工地現(xiàn)場(chǎng)安裝人員已經(jīng)磨削絕緣襯墊接近08 mm左右，下導(dǎo)軸承處及法蘭盤處的擺度仍遠(yuǎn)不能達(dá)到最低標(biāo)準(zhǔn)，而且出現(xiàn)了上導(dǎo)軸承處的擺度變得更大了。在取出絕緣襯墊，推力頭與鏡板直聯(lián)的情況下盤車，除上導(dǎo)軸承處接近達(dá)標(biāo)外，下導(dǎo)軸承與法蘭盤處擺度也嚴(yán)重超標(biāo)。由此可見(jiàn)，基本排除鏡板摩擦面與軸線不垂直這種可能，那只有主軸本身的彎曲才可能造成這么大的擺度。

　　由以上的測(cè)量及分析可以得出結(jié)論，確定四臺(tái)電機(jī)的主軸發(fā)生了彎曲現(xiàn)象。

　　4臺(tái)大型立式同步電動(dòng)機(jī)的主軸彎曲，主要原因是電機(jī)轉(zhuǎn)子較長(zhǎng)期橫臥存放的緣故，見(jiàn)圖2，合理的存放方式見(jiàn)圖3，豎直存放在架子上或者地坑中。

　　大型立式同步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)中主軸較長(zhǎng)，鐵芯較短，轉(zhuǎn)子外圓較大，其存放時(shí)在自身重力作用下，會(huì)發(fā)生彎曲現(xiàn)象。由圖2可以看出，主軸在電機(jī)轉(zhuǎn)子下部至法蘭盤處部分最長(zhǎng)且較粗，上面還有滑轉(zhuǎn)子和擋油管，其自重最大，在轉(zhuǎn)子下部分發(fā)生彎曲的可能最大。轉(zhuǎn)子上部雖有彎曲，但其長(zhǎng)度較下

　　部短，其自重小，其程度肯定比下部小。同時(shí)，盤車數(shù)據(jù)也得出：上導(dǎo)軸承處的絕對(duì)擺度偏離的很小。

　　以下兩種方案可以解決此問(wèn)題。

　　第一種方案是運(yùn)回廠里處理，這種方案處理在技術(shù)上可達(dá)到預(yù)想目的，但四臺(tái)電機(jī)已經(jīng)安裝在電機(jī)機(jī)坑內(nèi)，安裝程度如圖4所示，大的部件如定子、轉(zhuǎn)子、上機(jī)架、下機(jī)架及其中的軸承等都已安裝到位，僅余下一些小的部件如罩座、刷架、軸承蓋及蓋板等沒(méi)有安裝，如果將轉(zhuǎn)子拆下，單獨(dú)對(duì)整個(gè)主軸進(jìn)行大的修理與校直，相當(dāng)于整個(gè)重新組裝，拆卸與安裝費(fèi)用代價(jià)高昂，且轉(zhuǎn)子部件的運(yùn)輸費(fèi)用不菲，對(duì)工期的影響也太大。

　　圖4發(fā)現(xiàn)主軸彎曲時(shí)的電機(jī)安裝情況

　　第二種方案是就地處理，既省時(shí)又省費(fèi)用，結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)情況，參考圖4，可以看出，現(xiàn)場(chǎng)具備施工條件，具體的施工方案是：對(duì)彎曲最大處，即轉(zhuǎn)子下部磁軛至下導(dǎo)軸承滑轉(zhuǎn)子之間的主軸部分進(jìn)行加熱除應(yīng)力的方式進(jìn)行校直，轉(zhuǎn)子上部主軸在加熱過(guò)程中會(huì)通過(guò)熱傳導(dǎo)作用升溫，在轉(zhuǎn)子自重的作用下校直。這種方案動(dòng)作不大，現(xiàn)在已經(jīng)安裝好的部件幾乎不用動(dòng)任何手腳，對(duì)工期幾乎無(wú)影響，而且能最大程度校直主軸，保證整個(gè)機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

　　依據(jù)南水北調(diào)東線第一期工程淮安四站的安裝情況，采用2號(hào)方案—就地加熱處理主軸彎曲。

　　3校直主軸的施工流程

　　現(xiàn)場(chǎng)決定首先對(duì)彎曲變形最大的3號(hào)電機(jī)進(jìn)行處理，如果方案成功，則其他電機(jī)類似。

　　在電機(jī)主軸校直施工時(shí)，施工空間如圖4所示，非常狹小，僅供3人操作。施工人員在下機(jī)架上選好立腳點(diǎn)，由盤車將加熱部位旋轉(zhuǎn)至正對(duì)施工人員。用2只火焰槍對(duì)主軸進(jìn)行均勻?qū)ΨQ加熱，實(shí)時(shí)對(duì)加熱區(qū)域進(jìn)行溫度監(jiān)控和報(bào)數(shù)，同時(shí)對(duì)磁軛上部的主軸用紅外測(cè)溫儀進(jìn)行溫度監(jiān)控，最高點(diǎn)的溫度不超過(guò)100 ℃，以免磁軛上部溫度過(guò)高而燒壞轉(zhuǎn)子勵(lì)磁引線。同時(shí)，在電機(jī)上導(dǎo)軸承、下導(dǎo)軸承以及法蘭盤處的東、西、南、北四個(gè)方向各架設(shè)一塊百分表隨時(shí)監(jiān)控。加熱部位應(yīng)在主軸彎折的背面(見(jiàn)圖5)。加熱部位的加熱面應(yīng)是梯形的，其溫度也應(yīng)該如此逐次升高(圖6)，最高點(diǎn)的溫度不超過(guò)500 ℃。溫度達(dá)到450 ℃時(shí)烘烤結(jié)束，然后自然冷卻，再盤車測(cè)量擺度。

　　第一次先采用強(qiáng)度稍弱的火焰，溫度<450 ℃，統(tǒng)計(jì)完全冷卻后的校直度數(shù)。再適度調(diào)整溫度，防止矯枉過(guò)正。經(jīng)反復(fù)烘烤、冷卻，大軸的彎曲得到了矯正，再結(jié)合電機(jī)絕緣襯墊的研刮處理，第一臺(tái)3號(hào)電機(jī)的各處擺度值均符合標(biāo)準(zhǔn)，接下來(lái)的三臺(tái)機(jī)也處理很順利，完工后四臺(tái)電機(jī)的絕對(duì)擺度最大值見(jiàn)表3。

　　4結(jié)語(yǔ)

　　因制造距安裝時(shí)間為187 d，南水北調(diào)東線第一期工程淮安四站電動(dòng)機(jī)，軸長(zhǎng)4975 m，在施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)主軸彎曲，經(jīng)南京公司現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量、分析、處理，施工完成后電機(jī)軸線符合國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，至今電機(jī)一切運(yùn)轉(zhuǎn)正常。特別是2011年初蘇北干旱時(shí)，淮安四站長(zhǎng)期滿負(fù)荷運(yùn)行，同步電動(dòng)機(jī)工作正常。

　　長(zhǎng)度超過(guò)3 m的大型立式同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子總裝配完成后，應(yīng)豎直存放在架子上或者地坑中存放。如果條件不允許，橫放在堅(jiān)硬的平整的地面，則在軸下方加若干支墊，以防軸彎曲。特別注意：避免兩端支撐臥放，因轉(zhuǎn)子自重加在主軸上，會(huì)造成轉(zhuǎn)子磁軛兩端主軸的同時(shí)彎曲。